CN203706565U - 一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，包括手动注浆机、位于手动注浆机内的浆液和相似模型，相似模型自下而上包括煤层底板、煤层、直接顶、基本顶及以上岩层和位于基本顶及以上岩层的注浆充填巷，煤层的冒落区设置有充填支管，充填支管安设在工作面模拟支架上。本实用新型用相似材料来模拟煤层，用规则的立方体来模拟直接顶，煤层底板、基本顶及以上岩层用相似材料模拟，可以实现破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟试验对破碎顶板随采随冒的要求，且通过调整立方体边长和自由冒落高度实现其冒落之后碎胀系数可控，从而保证破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟试验可以更好的模拟现场。

Description

一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统

技术领域

本实用新型属于采矿技术领域，具体涉及一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统。

背景技术

破碎顶板冒落区注浆充填就是在冒落岩石未被压实之前向其岩石空隙中注入浆液，让浆液占据冒落岩石空隙，从而减少上覆岩层运动空间，达到控制上覆岩层运动、减缓地表下沉的目的，然而由于冒落区注浆充填的区域为工作面后方，属于隐蔽工程，对于充填浆液在冒落矸石空隙中的流动规律、冒落矸石和冒落矸石注浆充填体压实过程无法观察，因此需要一种能直观的体现上述过程的破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟方法，将该方法用于科学研究和教学。

在模拟破碎顶板冒落区注浆充填中，关键是使得直接顶碎胀系数和现场相同或相近，并且应符合破碎顶板随采随冒的特性；而现有技术中的相似材料模拟试验所用材料为河砂、碳酸钙和石膏，其冒落之后碎胀性与真实岩石的碎胀性相差较远，且其冒落之后的碎胀系数具有随机性，不可控；不能很好的模拟破碎顶板随采随冒的特性。综上所述，当前的模拟方法不能满足破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟试验对直接顶随采随冒和保持其冒落后碎胀系数一定的要求。因此有必要研制一种既可以真实模拟破碎顶板垮落过程及碎胀系数又能直观体现充填浆液在冒落矸石空隙中的流动规律、冒落矸石和冒落矸石注浆充填体压实过程的破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，该模拟系统既可以真实模拟破碎顶板垮落过程及碎胀系数又能直观体现充填浆液在冒落矸石空隙中的流动规律、冒落矸石和冒落矸石注浆充填体压实过程。

本实用新型技术方案包括：

一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，包括手动注浆机、位于手动注浆机内的浆液和相似模型，所述手动注浆机的顶端设置有出口，所述出口处连接有三通，所述三通分别与胶管一、胶管二和胶管三连接，所述胶管一伸入浆液，所述相似模型自下而上包括煤层底板、煤层、直接顶、基本顶及以上岩层和位于基本顶及以上岩层的注浆充填巷，所述煤层的冒落区设置有充填支管，所述充填支管安设在工作面模拟支架上，所述煤层由相似材料组成，所述直接顶由一定边长的立方体组成，所述注浆充填巷有若干条，每条注浆充填巷的中心处设置有注浆钻孔，所述胶管二与所述充填支管相连，所述胶管三与所述注浆钻孔相连。

作为本实用新型的一个优选方案，上述手动注浆机的顶部安设有压力表和加压阀。

作为本实用新型的另一个优选方案，上述胶管二、胶管三上均设置有流量计和截止阀。

上述煤层底板、煤层、基本顶及以上岩层用相似材料模拟。

本实用新型所带来的有益技术效果：

本实用新型提出了一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，与现有技术相比，用相似材料来模拟煤层，用规则的立方体来模拟直接顶，煤层底板、基本顶及以上岩层用相似材料模拟，通过采用规则立方体模拟直接顶可以实现破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟试验对破碎顶板随采随冒的要求，且通过调整立方体边长和自由冒落高度实现其冒落之后碎胀系数可控，从而保证破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟试验可以更好的模拟现场，解决原有用相似材料模拟垮落带垮落过程不准确和结果与实际不符等问题。

本实用新型模拟系统可以直观的模拟现场破碎顶板冒落区注浆充填过程、冒落矸石注浆充填体压实过程和上覆岩层运动过程等，对于科学研究和教学具有重要意义。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步清楚、完整的说明：

图1为本实用新型一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统部分结构示意图；

图2为本实用新型相似模型注浆充填示意图；

图中，1-手动注浆机；2-浆液；3-加压阀；4-压力表；5-截止阀；6-三通；7-流量计；8胶管一；9-注浆充填巷；10-注浆钻孔；11-工作面充填支管；12-基本顶；13-煤层；14-煤层底板。

具体实施方式

本实用新型提出了一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，为了使本实用新型的技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步清楚、完整的说明。

结合图1、图2所示，一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，包括手动注浆机1、位于手动注浆机1内的浆液2和相似模型，手动注浆机1的顶端分别连接有压力表4和加压阀3，压力表4实时监测浆液压力，手动注浆机1的顶端设置有出口，出口处连接有三通6，三通6分别与胶管一8、胶管二和胶管三连接，胶管一8伸入浆液，相似模型自下而上包括煤层底板14、煤层13、直接顶、基本顶12及以上岩层和位于基本顶12及以上岩层的注浆充填巷9，煤层的冒落区设置有工作面充填支管11，工作面充填支管11安设在工作面模拟支架上，煤层13由相似材料组成，直接顶由一定边长的立方体组成，注浆充填巷9有若干条，每条注浆充填巷9的中心处设置有注浆钻孔10，胶管二与充填支管相连进行注浆，胶管三与注浆钻孔10相连进行注浆。

为了便于控制胶管二和胶管三浆液的流向，本实用新型优选在上述胶管二、胶管三上均设置有流量计7和截止阀5。

上述煤层底板、煤层、基本顶及以上岩层用相似材料模拟。

本实用新型工作原理：

步骤1、首先，设计及铺设模型；

步骤2、开切眼、安设工作面模拟支架；

步骤3、以一定的时间间隔（根据时间相似比确定）开采煤层，每次推进规定步距；

步骤4、当工作面未充填冒落区宽度达到工作面充填支管在采空区长度时，通过工作面充填支管对冒落区进行注浆充填，直至达到预计注浆充填量后，停止注浆工作，并重复一次步骤3；当工作面未充填冒落区宽度未达到工作面充填支管在采空区长度时，同样重复一次步骤3；

步骤5、重复步骤4，直至工作面累计推进距离达到工作面初次来压步距，通过注浆充填巷第一个注浆充填钻孔对冒落区进行二次充填，直至达到预计注浆充填量后，停止注浆工作；

步骤6、重复步骤4，当工作面进入周期来压阶段时，通过工作面后方的注浆钻孔对冒落区进行二次充填，直至达到预计注浆充填量后，停止注浆工作；

步骤7、重复步骤6，直至工作面回采完毕；

步骤8、充填回采过程中采集相关信息，其包括应力、位移和充填量。

Claims (4)

1.一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，包括手动注浆机、位于手动注浆机内的浆液和相似模型，所述手动注浆机的顶端设置有出口，所述出口处连接有三通，所述三通分别与胶管一、胶管二和胶管三连接，所述胶管一伸入浆液，其特征在于：所述相似模型自下而上包括煤层底板、煤层、直接顶、基本顶及以上岩层和位于基本顶及以上岩层的注浆充填巷，所述煤层的冒落区设置有充填支管，所述充填支管安设在工作面模拟支架上，所述煤层由相似材料组成，所述直接顶由一定边长的立方体组成，所述注浆充填巷有若干条，每条注浆充填巷的中心处设置有注浆钻孔，所述胶管二与所述充填支管相连，所述胶管三与所述注浆钻孔相连。

2.根据权利要求1所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，其特征在于：所述手动注浆机的顶部安设有压力表和加压阀。

3.根据权利要求2所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，其特征在于：所述胶管二、胶管三上均设置有流量计和截止阀。

4.根据权利要求3所述的一种破碎顶板冒落区注浆充填相似模拟系统，其特征在于：所述煤层底板、煤层、基本顶及以上岩层选用相似材料模拟。